[发明专利]一种镍合金空球负载核壳结构颗粒电极材料的制备方法

权利要求书

1.一种镍合金空球负载核壳结构颗粒电极材料的制备方法，其特征在于，包含如下制备步骤：

步骤[1]制备大孔镍壳型微米粉体；

步骤[2]制备纳米WO₃核@镍与SiO₂壳型粉体材料；

步骤[3]镍基体金属铜与微米SiO₂核@大孔镍壳型粉体复合共沉积；

步骤[4]铜元素扩散处理及微米SiO₂核的去除；

步骤[5]镍和纳米WO₃核@介孔镍与SiO₂壳型粉体复合共沉积；

步骤[6]纳米WO₃核表面壳的SiO₂局域去除；

所述步骤[1]具体操作为：

a1.微米SiO₂核@大孔SiO₂壳模型颗粒的制备：将SiO₂微米颗粒加入无水乙醇中，在室温下以超声波分散5-20分钟，以使SiO₂微米颗粒充分分散，形成微米SiO₂重量百分比为40％-80％的乙醇分散系；取该分散系300mL加入到1000mL去离子水中充分混合，加入硅酸四甲酯使其浓度达到320mL/L-580mL/L，加入尿素使其浓度达到110g/L-170g/L，加入聚乙烯吡咯烷酮使其浓度达到5g/L-25g/L，加入溴棕三甲基铵(CTAB)使其浓度达到1.5g/L-4g/L，使该混合体系保持2-4.5小时；过滤后获得该体系微米颗粒，在温度为70-110℃下保温1-3小时制得微米SiO₂核@大孔SiO₂壳模型微米颗粒；

a2.微米SiO₂核@镍与SiO₂壳型粉体的制备：将SiO₂核@大孔SiO₂壳模型微米颗粒加入四氢化萘中，并加入乙酰丙酮镍，形成微米SiO₂核@大孔SiO₂壳模型微米颗粒重量百分比为40％-50％、乙酰丙酮镍浓度为410g/L-670g/L的四氢化萘分散系，取该分散系500mL加入到100mL的丙酮中并充分混合，在室温下以10-40kHz，60-110W/cm²的条件下超声0.5-1.5小时制得微米SiO₂核@镍与SiO₂壳型粉体；

a3.大孔镍壳型微米粉体的制备：以去离子水配制浓度为6-16mL/L的氢氟酸，取制备的12-35g微米SiO₂核@镍与SiO₂壳型粉体加入500mL配制的氢氟酸溶液中，浸蚀20-60分钟以去除微米SiO₂核表面的SiO₂壳，从而得到大孔镍壳型微米粉体，即微米SiO₂核@大孔镍壳型粉体；

所述步骤[2]具体操作为：

b1.纳米WO₃核@介孔SiO₂壳模型颗粒的制备：将WO₃纳米颗粒加入无水乙醇中，在室温下以超声波分散30-60分钟，以使WO₃纳米颗粒充分分散，形成纳米WO₃重量百分比为20％-60％的乙醇分散系；取该分散系400mL加入到1000mL去离子水中充分混合，加入硅酸四甲酯和正硅酸丙酯分别使其浓度达到110-230mL/L和160-270mL/L，加入尿素使其浓度达到80-210g/L，加入聚乙烯吡咯烷酮使其浓度达到2-12g/L，加入溴棕三甲基铵(CTAB)使其浓度达到0.5-2g/L，使该混合体系保持1-3小时；过滤后获得该体系纳米颗粒，在温度为90-130℃保温0.5-1.5小时后制得纳米WO₃核@介孔SiO₂壳型粉体模型纳米颗粒；

b2.纳米WO₃核@镍与SiO₂壳型粉体材料的制备：将WO₃核@介孔SiO₂壳模型纳米颗粒加入十氢化萘中，并加入乙酰丙酮镍，形成纳米WO₃核@介孔SiO₂壳型纳米颗粒重量百分比为25％-60％、乙酰丙酮镍浓度为220g/L-360g/L的十氢化萘分散系，取该分散系400mL加入到150mL的丙酮中充分混合，在室温下以20-50kHz，80-120W/cm²的条件超声1-2.5小时制得纳米WO₃核@镍与SiO₂壳型粉体材料；

所述步骤[3]具体操作为：

将浓度为分析纯的硫酸铜、二甲基甲酰胺基磺酸钠、微米SiO₂核@大孔镍壳型粉体、磷酸氢二钾、60％的磷酸和乙撑硫脲加入去离子水中，形成电沉积液A，将金属镍板作为阴极，金属铜板为阳极；以电流密度范围为50mA/cm²-180mA/cm²进行电沉积，并以超声波搅拌，在室温下电沉积0.5-1.2小时，制备得镍板表面金属铜/微米SiO₂核@大孔镍壳型粉复合层；

所述步骤[4]具体操作为：

c1.铜元素扩散处理：将经镍基体表面铜与微米SiO₂核@大孔镍壳型粉体复合共沉积的试样装入马弗炉加温至700-850℃，保温2-7小时实现镍板表面金属铜/微米SiO₂核@大孔镍壳型粉复合层的铜元素向镍板及大孔镍壳的扩散，从而使得镍铜合金表面负载微米SiO₂核@大孔镍合金壳颗粒；

c2.微米SiO₂核的去除：以去离子水配制浓度为10-22mL/L的氢氟酸，将经铜元素扩散处理后得到的试样浸入氢氟酸溶液中，浸蚀40-60分钟以去除微米SiO₂核，从而在镍铜合金表面获得大孔镍合金微米球壳；

所述步骤[5]具体操作为：

将浓度为分析纯的氟硼酸镍、纳米WO₃核@介孔镍与SiO₂壳型粉体、磷酸氢二钠、丁炔二醇和60％磷酸依次加入去离子水中，形成电沉积液B；以表面获得大孔镍合金微米球壳的镍铜合金为阴极，不锈钢为阳极；以电流密度范围为80-120mA/cm²进行电沉积，并以超声波搅拌，在室温下电沉积20-50分钟，从而使得镍铜合金表面的大孔镍合金微米球壳负载WO₃核@介孔镍与SiO2壳型纳米颗粒；

所述步骤[6]具体操作为：

以去离子水配制浓度为14-35mL/L的氢氟酸，将负载了WO₃核@介孔镍与SiO₂壳型纳米颗粒的镍铜合金浸入上述配制的氢氟酸溶液中，浸蚀0.5-1.5小时以去除纳米WO₃核表面壳的SiO₂，从而使得镍铜合金表面的镍合金空球负载纳米WO₃核/介孔镍壳颗粒。